Dự án 'Mặt trời nhân tạo' của Trung Quốc đạt cột mốc sản xuất

Vào ngày 27 tháng 9, một buổi lễ tại Deyang, tỉnh Tứ Xuyên, đánh dấu một khoảnh khắc lặng lẽ nhưng quan trọng trong cuộc đua toàn cầu khai thác năng lượng nhiệt hạch. Nhà sản xuất thiết bị quốc doanh China National Machinery Industry Corporation, được biết đến với tên Sinomach, đã công bố hoàn thành và vận chuyển lô vỏ cuộn dây từ trường toroidal đầu tiên cho một thiết bị có tên BEST — Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak. Đây là thí nghiệm năng lượng nhiệt hạch nhỏ gọn đầu tiên trên thế giới được thiết kế để thu hẹp khoảng cách giữa các lò phản ứng thí nghiệm và các nhà máy điện trình diễn trong tương lai.

Nhiệt hạch, phản ứng cung cấp năng lượng cho mặt trời, từ lâu đã được theo đuổi như nguồn năng lượng tối thượng. Nó hứa hẹn nhiên liệu dồi dào từ nước biển và hầu như không có chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài. Thách thức là giam giữ plasma nóng hơn lõi mặt trời. Tokamak sử dụng từ trường mạnh để treo plasma đó trong một buồng hình bánh rán. Các cuộn dây từ trường toroidal là xương sống của lồng từ tính đó, và vỏ của chúng phải chịu đựng lạnh cực độ, lực từ mạnh và ứng suất cơ học khổng lồ trong nhiều năm.

BEST đang được xây dựng tại Hợp Phì, tỉnh An Huy, bởi Viện Vật lý Plasma thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc. Không giống như các dự án quốc tế khổng lồ như ITER ở Pháp, BEST được thiết kế nhỏ gọn một cách có chủ đích. Mục tiêu của nó không chỉ là chứng minh nhiệt hạch khả thi mà còn thử nghiệm kỹ thuật cần thiết để biến nó thành thực tiễn — từ nam châm siêu dẫn đến quản lý nhiệt và chu trình nhiên liệu. Thiết bị này dự kiến sẽ khám phá các chế độ plasma cháy, nơi các phản ứng nhiệt hạch tự chúng trở thành nguồn gia nhiệt chính.

Các vỏ cuộn dây được giao trong tuần này nằm trong số những thành phần khắt khe nhất. Chúng phải được sản xuất với dung sai đo bằng phần nhỏ của milimét trong khi sử dụng vật liệu có thể chịu được nhiệt độ gần độ không tuyệt đối và từ trường đủ mạnh để xé toạc kim loại thông thường. China National Erzhong Group của Sinomach, một công ty con với nhiều thập kỷ kinh nghiệm trong rèn nặng và thiết bị hạt nhân, đã sản xuất lô này tại cơ sở Deyang của mình.

Theo công ty, việc sản xuất hàng loạt thành công các bộ phận này chứng minh rằng các nhà sản xuất Trung Quốc đã nắm vững vật liệu chuyên dụng, hàn và gia công chính xác cần thiết cho các máy nhiệt hạch thế hệ tiếp theo. Các vỏ cuộn dây giờ sẽ được vận chuyển đến Hợp Phì, nơi việc lắp ráp tokamak BEST đang được tiến hành. Các quan chức cho biết thiết bị này đặt mục tiêu đạt được plasma đầu tiên trong những năm tới, mặc dù tiến độ nhiệt hạch nổi tiếng là khó dự đoán.

Đối với cộng đồng nhiệt hạch toàn cầu, tin tức này làm tăng thêm cảm giác ngày càng tăng rằng lĩnh vực này đang tăng tốc. Các dự án tư nhân ở Hoa Kỳ, Anh và Nhật Bản đang chạy đua để xây dựng tokamak nhỏ gọn và các thiết kế thay thế, trong khi ITER tiếp tục lắp ráp chậm chạp. Cách tiếp cận của Trung Quốc — kết hợp một chương trình nghiên cứu lớn do nhà nước tài trợ với một nỗ lực song song hướng tới các thiết kế nhỏ gọn, sẵn sàng hòa lưới — đã thu hút sự chú ý vì tốc độ và quy mô của nó. Nước này cũng đang phát triển China Fusion Engineering Test Reactor, một phiên bản kế nhiệm lớn hơn của BEST.

Dự án BEST không thiếu sự hoài nghi. Nhiệt hạch nổi tiếng là luôn còn cách vài thập kỷ trong nhiều thập kỷ, và chưa có thí nghiệm nào tạo ra nhiều năng lượng hơn mức nó tiêu thụ. Nhưng mỗi cột mốc thành phần đưa thực tế kỹ thuật đến gần hơn. Các vỏ cuộn dây không hào nhoáng; chúng là những sản phẩm công nghiệp nặng và chính xác. Tuy nhiên, không có chúng, không plasma nào có thể bị giam giữ, và không nhiệt hạch nào có thể xảy ra.

Khi thế giới tìm kiếm các nguồn năng lượng không carbon có thể hoạt động ngày và đêm bất kể thời tiết, sức hấp dẫn của nhiệt hạch chỉ tăng lên. Nếu BEST thành công, nó sẽ không tự mình thắp sáng các thành phố. Nhưng nó có thể chứng minh rằng bước từ thí nghiệm phòng thí nghiệm đến máy công nghiệp là có thể — và rằng mặt trời nhân tạo được hứa hẹn từ lâu cuối cùng đã nằm trong tầm với kỹ thuật.